專利名稱：一種載銀碳微球抗菌劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種抗菌材料的制備方法，特別是涉及一種基于無機非金屬碳材料的抗菌材料的制備方法。
背景技術：
隨著全球經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，在對生活品質的追求趨向于健康、環(huán)保的同時，也日益注重抗菌材料在生活 中的應用。目前抗菌材料主要應用于紡織品、室內裝潢材料、汽車裝飾、空調家電、食品包裝保鮮材料、醫(yī)療用品等方面，在我們日常生活中的地位越來越重要?？咕牧系暮诵氖强咕鷦?，抗菌劑有無機抗菌劑和有機抗菌劑之分。無機抗菌劑耐熱性好、毒性低、抗菌譜光、有效期長、沒有二次污染、不產(chǎn)生耐藥性，是應用較為廣泛的一類抗菌劑。碳材料具有很高的應用價值，碳微球是一種應用廣泛的、重要的碳材料之一。碳微球具有良好的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、吸附性能，優(yōu)良的導電和導熱性以及較強的抗腐蝕氧化能力，可以應用于鋰離子電極負極材料、高強度碳材料、催化劑載體、氣體吸附劑、納米器件及功能纖維制備添加劑等諸多領域。但是，碳微球在抗菌方面的應用還是一個新的技術空白，有待于進一步的研究和探討。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種載銀碳微球抗菌劑的制備方法，以碳微球為載體，通過銀離子與碳微球的相互作用制成載銀碳微球抗菌劑，以提高抗菌劑的抗菌效果。本發(fā)明載銀碳微球抗菌劑的制備方法包括以下步驟
a).將碳微球均勻分散于水中；
b).向所述碳微球水分散液中加入過量的硝酸溶液，于60 90°C攪拌反應20 40min ；
c).中和過量的硝酸，分離固形物，洗滌、干燥得到酸化碳微球；
d).將所述酸化碳微球加入過量的硝酸銀溶液中，于25 75°C攪拌反應2 7h，得到載銀碳微球抗菌劑?？梢圆捎萌魏我环N常規(guī)的化學或物理分散手段，如添加分散劑、機械攪拌、超聲波分散等，將碳微球均勻地分散在水中。優(yōu)選地，本發(fā)明采用超聲波分散手段，以頻率40kHz、功率30 100W的超聲波將碳微球分散在水中。上述方法中，所使用的硝酸溶液及硝酸銀溶液的濃度對于獲得酸化碳微球和載銀碳微球抗菌劑并無直接的影響。但一般地，優(yōu)選使用6. 3 6. 8mol/L的硝酸溶液，以及
O.05 O. 35mol/L的硝酸銀溶液。本發(fā)明制備得到的載銀碳微球抗菌劑先以無水乙醇進行洗滌，再以去離子水洗滌。
本發(fā)明制備得到的載銀碳微球抗菌劑可以廣泛應用于各種領域，例如，作為水凈化處理劑、氣體過濾劑、微生物污染處理劑、紡織纖維添加劑等。本發(fā)明制備得到的載銀碳微球抗菌劑為黑色球體，直徑< 700nm，對金黃色葡萄球球菌、大腸桿菌有良好的抑菌性能，抑菌環(huán)直徑分別為19mm和21mm。本發(fā)明以碳微球為原料，銀離子為抗菌材料，將碳微球酸化處理后載銀制成載銀碳微球抗菌劑，方法工藝簡單，產(chǎn)物物理化學性能穩(wěn)定，產(chǎn)物純度高達98%，抗菌性能好，可在多種高附加值產(chǎn)品上作為抗菌劑使用。


圖I為原始碳微球的場發(fā)射掃描電鏡形貌圖。圖2為酸化碳微球的場發(fā)射掃描電鏡形貌圖。 圖3為載銀碳微球抗菌劑的場發(fā)射掃描電鏡形貌圖。圖4為原始碳微球、酸化碳微球，載銀碳微球抗菌劑的X射線衍射光譜比較圖。圖5為實施例I載銀碳微球抗菌劑對金黃色葡萄糖球菌、大腸桿菌的抗菌效果圖。
具體實施例方式實施例I
稱取2g碳微球于三口燒瓶中，加入去離子水400mL，置于超聲波清洗器中，以40kHz、60W的超聲波超聲分散15min,加入6. 6mol/L硝酸溶液80mL,攪拌下升溫至80°C,保溫攪拌30min,自然冷卻，向反應液中滴加6mol/L的氫氧化鈉溶液進行中和反應,至反應液pH值為6 7，抽濾，濾餅以去離子水洗滌，120°C下干燥4h，得到酸化碳微球。稱取酸化碳微球I. 5g于三口燒瓶中，加入O. 2mol/L的硝酸銀溶液300mL,攪拌下升溫至65°C反應5. 5h，自然冷卻，離心分離。收集沉淀物，以無水乙醇洗滌、抽濾，重復5次；再用去離子水洗滌、抽濾，至濾液中無銀離子檢出。濾餅于120°C下干燥4h，得到載銀碳微球抗菌劑，密閉避光保存。用場發(fā)射掃描電鏡對原始碳微球、酸化碳微球、載銀碳微球抗菌劑的形貌結構進行觀察，圖I至圖3所示分別為原始碳微球、酸化碳微球、載銀碳微球的電鏡圖。由圖I可以看出，碳微球直徑比較均一，粒徑< 700nm;有明顯的團聚現(xiàn)象，表面光滑且沒有其它物質附著在表面。由圖2可以看出，團聚現(xiàn)象得到明顯改善，碳微球表面更加光滑，且表面也沒有其他物質附著，說明硝酸氧化過程除去了碳微球的表面雜質。由圖3可以明顯看到銀顆粒附著在碳微球的表面。用X射線衍射儀對產(chǎn)物的結構和成分進行分析。圖4中(a)為原始碳微球、(b)為酸化碳微球、(c)為載銀碳微球的XRD圖譜。由圖4可知，碳元素峰的位置和晶面都未發(fā)生變化，可知碳微球在酸化前后和載銀前后，晶體結構未發(fā)生變化，保持了原來的形態(tài)。由圖4(c)看出，在2Θ=38.0°、44.3°處出現(xiàn)銀的衍射峰，說明Ag被吸附到碳微球表面，與圖3結果一致。應用例I
按照抗菌劑所占質量百分比為O. 5%，將純PET母粒與實施例I制備的抗菌劑混合，以雙螺桿擠出機共混得到Ag/CMSs抗菌PET功能纖維母粒。
以Ag/CMSs抗菌PET功能纖維母粒與純PET切片混合均勻，通過母粒熔融共混紡絲可以制備出抗菌纖維。實施例2
采用抑菌環(huán)法實驗，對實施例制備得到的載銀碳微球抗菌劑的抗菌性能進行測試。圖5為載銀碳微球抗菌劑對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抗菌效果圖，由圖5可以看出，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的抑菌環(huán)直徑分別為19mm和21mm，說明載銀碳微球抗菌劑具有良好的抗菌性能。實施例3
稱取2g碳微球于三口燒瓶中，加入去離子水500mL，置于超聲波清洗器中，以40kHz、80W的超聲波超聲分散IOmin,加入6. 4mol/L硝酸溶液80mL,攪拌下升溫至60°C,保溫攪拌35min,自然冷卻，向反應液中滴加6mol/L的氫氧化鈉溶液進行中和反應,至反應液pH值為6 7，抽濾，濾餅以去離子水洗滌，120°C下干燥4h，得到酸化碳微球。稱取酸化碳微球I. 5g于三口燒瓶中，加入O. 3mol/L的硝酸銀溶液300mL,攪拌下升溫至35°C反應4. 5h，自然冷卻，離心分離。收集沉淀物，以無水乙醇洗滌、抽濾，重復5次；再用去離子水洗滌、抽濾，至濾液中無銀離子檢出。濾餅于120°C下干燥4h，得到載銀碳微球抗菌劑，密閉避光保存。實施例4
稱取2g碳微球于三口燒瓶中，加入去離子水400mL，置于超聲波清洗器中，以40kHz、45W的超聲波超聲分散18min，加入6. 7mol/L硝酸溶液80mL，攪拌下升溫至85°C，保溫攪拌28min,自然冷卻，向反應液中滴加6mol/L的氫氧化鈉溶液進行中和反應,至反應液pH值為6 7，抽濾，濾餅以去離子水洗滌，120°C下干燥4h，得到酸化碳微球。稱取酸化碳微球I. 5g于三口燒瓶中，加入O. 15mol/L的硝酸銀溶液300mL,攪拌下升溫至50°C反應3h，自然冷卻，離心分離。收集沉淀物，以無水乙醇洗滌、抽濾，重復5次；再用去離子水洗滌、抽濾，至濾液中無銀離子檢出。濾餅于120°C下干燥4h，得到載銀碳微球抗菌劑，密閉避光保存。
權利要求
1.一種載銀碳微球抗菌劑的制備方法，包括以下步驟 a).將碳微球均勻分散于水中； b).向所述碳微球水分散液中加入過量的硝酸溶液，于60 90°C攪拌反應20 40min ； c).中和過量的硝酸，分離固形物，洗滌、干燥得到酸化碳微球； d).將所述酸化碳微球加入過量的硝酸銀溶液中，于25 75°C攪拌反應2 7h，得到載銀碳微球抗菌劑。
2.根據(jù)權利要求I所述的載銀碳微球抗菌劑的制備方法，其特征是以頻率40kHz、功率 30 100W的超聲波將碳微球分散在水中。
3.根據(jù)權利要求I所述的載銀碳微球抗菌劑的制備方法，其特征是所述硝酸溶液的濃度為 6. 3 6. 8mol/L。
4.根據(jù)權利要求I所述的載銀碳微球抗菌劑的制備方法，其特征是所述硝酸銀溶液的濃度為 0. 05 0. 35mol/L。
5.根據(jù)權利要求I所述的載銀碳微球抗菌劑的制備方法，其特征是得到的載銀碳微球抗菌劑先以無水乙醇洗滌，再以去離子水洗滌。
6.以權利要求I制備方法制備得到的載銀碳微球抗菌劑。
7.權利要求6載銀碳微球抗菌劑作為水凈化處理劑的應用。
8.權利要求6載銀碳微球抗菌劑作為紡織纖維添加劑的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種載銀碳微球抗菌劑的制備方法，是將碳微球均勻分散于水中，加入過量硝酸溶液酸化得到酸化碳微球，再將酸化碳微球加入過量硝酸銀溶液中制備得到載銀碳微球抗菌劑。本發(fā)明方法工藝簡單，產(chǎn)物物理化學性能穩(wěn)定，抗菌性能好，可以廣泛作為水凈化處理劑、氣體過濾劑、微生物污染處理劑、紡織纖維添加劑等應用。
文檔編號D01F1/10GK102960366SQ201210513449
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權日2012年12月5日
發(fā)明者侯文生, 牛梅, 任建喜, 戴晉明, 陳旭紅 申請人:太原理工大學